Постановка проблеми. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Параметри коливань гемодинамічних показників між окремими особами суттєво розрізняються [1]. Така міжіндивідуальна девіантність цих характеристик функціонування організму може бути обумовлена індивідуально-типологічними особливостями людини. Тому доцільним є дослідження особливостей хвильової структури коливань ударного об'єму крові (УОК) та тривалості R-R інтервалу (т-R-R) при різних рівнях основних вегетативних показників, таких як частота дихання та об'єм серцевого викиду, котрі згідно з даними багатьох досліджень вважаються достатньо сталими для кожної людини [2, 3, 4].

Показано, що варіабельність серцевого ритму (ВСР) в осіб із різною типологією за частотою дихання та зміни її хвильової структури при різноманітних навантаженнях розрізняються [5]. Разом з тим, малодослідженими залишаються зміни коливань ударного об'єму крові при цьому.

Мета роботи. З'ясувати особливості хвильової структури коливань УОК та т-R-R у здорових молодих чоловіків із різним вихідним рівнем частоти дихання.

Методика. Виміри проведені на 120 здорових молодих чоловіках віком від 17 до 23 років з дотриманням вимог законодавства України про охорону здоров'я і Гельсінської декларації 2000 р., директиви Європейського товариства 86/609 стосовно участі людей у медико-біологічних дослідженнях.

Процедура вимірювань для всіх осіб була стандартною. Попередньо проводили інструктаж (5-10 хвилин). Потім на тіло обстежуваного встановлювали електроди та датчики і вкладали його на кушетку, де він відпочивав 10-15 хвилин. Після цього проводили 5-хвилинні записи сигналів від реографа та пневмографа. Пробу регламентованого дихання з частотою 8 та 6 цикл. /хв проводили в положенні лежачи впродовж 5 хвилин. Ритм дихання задавався словесними командами, записаними на комп'ютер. Через 5-6 хвилин після завершення цього тесту здійснювали активну ортопробу тривалістю 7 хвилин. В якості розумового навантаження використовували 10-хвилинний тест по визначенню працездатності головного мозку в режимі зворотного зв'язку за методикою М.В. Макаренка [6] з використанням системи "Діагност-1".

За розподілом вихідного значення Мо тривалості дихального циклу чоловіків виділили групи: тахіпноїки - 39 осіб із високою частотою дихання (ВЧД), нормопноїки - 62 особи з середньою частотою (СЧД) та брадіпноїки - 19 осіб із низькою частотою дихання (НЧД).

Ударний об'єм крові визначали за показниками диференціальної реоплетизмограми (РПГ) за формулою, запропонованою W. G. Kubicek. Тривалість кожного кардіоциклу розраховували за часовими параметрами найвищої точки зубця QRS електрокардіограми. Часові ряди послідовних УОК та т-RR аналізували у програмі Caspico [7]. Розрізняли три головних спектральних компоненти для т-RR - HF (0,15-0,4 Гц), LF (0,04-0,15 Гц), VLF (0-0,04 Гц), загальну потужність спектру (ТР), потужність високочастотних коливань у нормалізованих одиницях (HFnorm). Для УОК це були відповідно VLF^sv, LF^sv, HF^sv, TP^sv та HFnorm^sv.

Статистичний аналіз даних здійснювали за допомогою непараметричних критеріїв, оскільки розподіл показників в основному був ненормальним.

Результати та їх обговорення. У зв'язку з наявністю типологічних груп за частотою дихання у здорових молодих чоловіків виникає необхідність з'ясувати особливості як параметрів центральної гемодинаміки, так і їх коливань у цих групах у стані спокою та при різних навантаженнях. В спокої лежачи не виявлено вірогідних відмінностей тривалості інтервалу R-R, ударного об'єму крові та серцевого індексу між тахі-, нормо - та брадіпноїками. В той же час особи з ВЧД мали значуще вищий рівень кровонаповнення органів грудної клітки, ніж чоловіки з СЧД та НЧД. Цілком можливо, що така особливість має пристосувальне значення для покращення газообміну в легенях для тахіпноїків. В цій групі чоловіків із високій частотою дихання, зрозуміло, буде дещо нижчим дихальний об'єм та більшим відносний об'єм мертвого простору. Тому збільшення кровонаповнення легенів створює сприятливі умови для газообміну за механізмом, описаним J. West [8].

При переході у вертикальне положення тіла на фоні значного зменшення УОК, серцевого індексу, т-R-R та рівня кровонаповнення органів грудної клітки не було відмічено значущих відмінностей між порівнюваними групами. Також відсутні достовірні відмінності за цими фізіологічними параметрами між особами, що різняться за частотою дихання, при розумовому та фізичному навантаженнях. Хоча потрібно відмітити, що рівень кровонаповнення органів грудної клітки за всіх умов у тахіпноїків є дещо вищим, ніж у нормо - та брадіпноїків.

Отже, основні гомеостатичні показники гемодинаміки в осіб із різною частотою дихання в досліджуваних умовах не відрізняються. Разом з цим, згідно з даними П.К. Анохіна [9] підтримання достатньо сталого рівня цих показників може вимагати значної їх флуктуації в осіб різної типології.

Так, у спокої лежачи виявлені суттєві відмінності у хвильовій структурі тривалості інтервалу R-R та ударного об'єму крові у представників різних типологічних груп за частотою дихання (табл.1).

Таблиця 1. Показники коливань гемодинаміки в осіб із різною вихідною частотою дихання за умов спокою

Примітка. * - р<0,05 - у порівнянні з групою осіб із ВЧД; < - р<0,05 - між групами чоловіків із СЧД та НЧД

Потужність коливань т-К-Ку діапазоні дуже низьких частоту першій групі (ВЧД) була вірогідно вища, ніж у другій. LF розрізнялась у всіх групах: найменшим цей показник був у групі з СЧД, а найбільшим - в осіб із НЧД. Така ж закономірність спостерігалась за значенням загальної потужності спектру коливань ЧСС. HF_norm була вищою у групі чоловіків із СЧД, ніж у крайніх групах. Тому вищій рівень LF у першій групі в порівнянні з другою можна пояснити більшим рівнем симпатичних впливів на серцевий ритм. В той же час найвищий рівень LF у третій групі, напевно, пов'язаний із наявністю в ній осіб із частотою дихання (33% від загальної кількості) чи реалізаціями окремих дихальних циклів, які зміщуються у діапазон низьких частот серцевого ритму. Отже, використання співвідношення потужностей спектру в діапазонах 0,04-0,15 Гц та 0,15-0,4 Гц чи нормалізованої потужності в діапазоні високих частот в осіб із НЧД для оцінки вегетативного тонусу може привести до хибних висновків. Крім цього, показано, що сама структура коливань т-К-Кможе бути неоднорідною [10].

Подібні особливості відмічені і для коливань УОК в осіб різних типологічних груп (табл.2). Так, LF^sv була вірогідно вищою в осіб із НЧД у порівнянні з іншими групами, а в осіб із ВЧД - у порівнянні з групою СЧД. Знову ж для групи осіб із НЧД це пояснюється зсувом дихального діапазону у зону низьких частот, а для чоловіків першої групи - більш високим рівнем симпатичної активності, ніж у чоловіків із СЧД. Значуще вищий рівень загальної потужності коливань ударного об'єму крові у групі з ВЧД у порівнянні з особами з СЧД може бути обумовлений більшим кровонаповненням органів грудної клітки. За літературними даними амплітуда коливань ударного об'єму крові суттєво залежить від цього показника [11].

Таблиця 2. Показники коливань гемодинаміки в осіб із різною вихідною частотою дихання при ортопробі

Примітка. - р<0,05 - у порівнянні з групою осіб із ВЧД; < - р<0,05 - між групами з СЧД та НЧД

Дещо парадоксальним є факт більшої загальної потужності коливань т-R-R в осіб із ВЧД у порівнянні з групою обстежуваних із СЧД, оскільки більша варіативність ЧСС багатьма авторами оцінюється як характеристика високих адаптаційних можливостей організму людини [1]. Для підтвердження цього факту проводили пробу з регламентованим диханням із частотою 6 циклів за хвилину. Цей вплив не змінював та не приводив до відмінностей між порівнюваними групами за рівнями т-R-R та ударного об'єму крові. Разом з цим зберігаються значущі відмінності у потужності спектру у діапазоні 0-0,04 Гц між особами І-ї та ІІ-ї груп (відповідно 1043 [812; 1618] мс² та 773 [443; 1350] мс²).

Вірогідно найменша потужність спектру у LF-діапазоні спостерігається в осіб із СЧД (5465 [3538; 8830] мс²), а відмінності між групами осіб із ВЧД (8457 [4071; 12063] мс²) та з НЧД (10121 [5645; 17040] мс²) зникають. Подібні закономірності відмічені також у рівнях загальної потужності спектру. Крім цього існують значущі відмінності у значеннях HF між особами першої та другої груп. Аналіз медіанних спектрограм показав, що тахіпноїки мають більшу потужність спектру коливань т-R-R на частотах 0,2 Гц та 0,3 Гц, котрі є гармоніками основної хвилі на частоті 0,1 Гц. Такі результати можуть свідчити як про більшу потужність основної хвилі, так і про більші відмінності форми цієї хвилі від ідеальної синусоїди у тахіпноїків.

Отже, при регламентованому диханні підтверджується більша варіативність масивів кардіоінтервалів в осіб із високою вихідною частотою дихання, ніж у чоловіків із середнім її рівнем.

За результатами спектрального аналізу коливань УОК при регламентованому диханні вірогідних відмінностей за показниками VLF^svтаLF^sv між типологічними групами не знайдено, хоча на частоті 0,11 Гц між значеннями медіанних спектрограм у осіб із ВЧД та СЧД існує значуща різниця. Значуще більше HF^sv в осіб із ВЧД (31,7 [22,5; 48,3] мл²) у порівнянні з групою СЧД (25,5 [11,6; 34,8] мл²) та НЧД (21,1 [15,1; 34] мл²). Знову ж, як і в випадку з коливаннями т-R-R, такі зміни викликані як більшою варіативністю осциляцій УОК, так і значною амплітудою додаткових хвиль на частотах, кратних частоті основної хвилі.

Більша потужність коливань УОК при регламентованому диханні в осіб із ВЧД у порівнянні з чоловіками з СЧД може бути обумовлена як дещо більшим, хоча і не вірогідним, кровонаповненням органів грудної клітки, так і більш високим рівнем їх функціональних можливостей.

Перехід у вертикальне положення спричиняв перебудову структури коливань як ударного об'єму крові, так і тривалості інтервалу R-R в осіб всіх трьох типологічних груп (табл.2). При цьому загальна потужність коливань т-R-R була значуще вищою у брадіпноїків (3191 [1725; 7708] мс²) у порівнянні з нормопноїками (2176 [1009; 3082] мс²) та не відрізнялась від рівня у тахіпноїків (2566 [1218; 3297] мс²). HF та LF у брадіпноїків були вірогідно вищими, ніж у інших типологічних групах.

Значне переважання амплітуди коливань т-R-R в осіб із низькою частотою дихання третьої групи в діапазоні 0,04-0,15 Гц не можна пояснити тільки за рахунок зміщення дихальних хвиль на ці частоти (13 % осіб). Цілком можливо, що таке явище може бути, по-перше, наслідком більш значної активації симпатичної ланки вегетативної нервової системи, а, по-друге, будь-які впливи на низьких частотах (в тому числі і симпатичні) можуть викликати явище резонансу у брадіпноїків у більшій мірі за рахунок формування специфічної функціональної системи у них, ніж у осіб інших типологічних груп.

Міжгрупові відмінності у коливаннях УОК відмічені тільки у діапазоні дуже низьких частот. Найбільшою VLF була у тахіпноїків, меншою - у брадіпноїків, а найменшою - у нормопноїків.

Таким чином, при ортопробі різниці у структурі коливань гемодинаміки між представниками різних груп за частотою дихання у спокої деякою мірою нівелюються. В найбільшій мірі типологічні особливості за частотою дихання фізіологічних коливань гемодинаміки проявляються у спокої лежачи.

Амплітуда та хвильова структура коливань т-R-R у осіб ІІІ-ї групи при виконанні дозованого розумового навантаження має суттєві відмінності від представників інших груп (рис.1).

коливання ударний об'єм кров дихання

1. Коваленко С.О. Варіабельність серцевого ритму. Методичні аспекти. / С.О. Коваленко, Л.І. Кудій - Черкаси: Черкаський національний університет ім.Б. Хмельницького, 2016. - 298 с.

2. Березовский В.А. Исследование функции внешнего дыхания у близнецов в условиях измененной газовой среды / В.А. Березовский, Т.В. Серебровская., П.Ю. Липский // Физиол. журн. - 1981. - Т.27, №1. - С. 20-25.

3. Сергиенко Л.П. Основы спортивной генетики / Л.П. Сергиенко. - К.: Вища школа, 2004. - 631 с.

4. Цибенко В.О. Особливості регіонарної гемодинаміки у людей з різними типами кровообігу / В.О. Цибенко, О.В. Грищенко // Физиол. журн. - 1995. - Т.41, №1-2. - С.8-13.

5. Коваленко С.О., Кудій Л.І., Калениченко О.В. Варіабельність серцевого ритму у людей з різною частотою дихання // Фізіологічний журнал. - 2004. - Т.50, №6. - С.43-47.

6. Макаренко М.В. Методика проведення обстежень та оцінки індивідуальних нейродинамічних властивостей вищої нервової діяльності людини // Фізіол. журн. - 1999. - Т.45, №4. - С.125-131.

7. Коваленко С.О., Яковлєв М.Е. Комп'ютерна програма для реєстрації та аналізу ритму серця і дихання („CASPICO”). Авторське свідоцтво України №11262 - 54 с. - Укр. - Деп. в УААСП 4.10.2004. - Реф. у офіційному бюлетені „Авторське право і суміжні права" - 2005. - №6. - С.338.

8. Вест Дж. Физиология дыхания. Основы / Дж. Вест. - М.: Мир, 1988. - 200 с.

9. Анохин П.К. Общие принципы формирования защитных приспособлений организма // Вестник АМН СССР. - 1962. - Т.17, №4. - С.16-26.

10. Коваленко С.О., Токар С.І. Хвильова структура коливань ударного об'єму крові та RR-інтервалів у діапазоні низьких частот серцевого ритму // Фізіол. журн. - 2007. - Т.53, №2. - С.36-40.

11. Wiesenack C. et al. Stroke volume variation as an indicator of fluid responsiveness using pulse comtour analysis in mechanically ventilated patients // Anesth Analg. - 2003. - V.96, №5. - P.1254-1257.

12. Мищенко В.С. Реактивные свойства кардиореспираторной системы как отражение адаптации к напряженной физической тренировке в спорте / В.С. Мищенко, Е.Н. Лысенко, В.Е. Виноградов. - К.: Науковий світ, 2007. - 351 с.

13. Словарь-справочник по физиологии и патофизиологии дыхания / Под общ. ред.В.А. Березовского. - К.: Наукова думка, 1984. - 256 с.

Размещено на Allbest.ru